(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を循環させる循環流路を備えた液体噴射ヘッドであって、
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路と、
前記圧力発生室内の液体に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を具備し、
前記循環流路には、液体が流れる順方向に対して傾斜して設けられて、当該循環流路の断面積を前記順方向の下流に向かって漸小させる第１壁面と、前記順方向に対して傾斜して設けられて前記第１壁面によって漸小した断面積を漸大させる第２壁面と、を具備する絞り部が設けられており、
前記第１壁面の前記循環流路の当該第１壁面よりも上流側の内面に対する傾斜角度は、前記第２壁面の前記循環流路の当該第２壁面よりも下流側の内面に対する傾斜角度よりも大きく形成されており、
前記圧力発生手段が前記圧力発生室内に生じさせる液体の圧力変化によって、前記流路内の液体を前記液体噴射ヘッド内で循環させることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧力発生手段が前記ノズル開口からインク滴が吐出されない程度の電圧を印加する微振動駆動をすることで液体を循環させることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力発生室より前記順方向の下流であり、前記循環流路より前記順方向の上流であるところに設けられた循環連通路にはさらに絞り部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記循環流路は、その両端部が複数の前記圧力発生室に共通して連通する共通液体室に連通して設けられていることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記循環流路は、一端部が複数の前記圧力発生室に共通して連通する共通液体室に連通し、他端部が前記各圧力発生室に連通して設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特
に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録
装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、
例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に設けられる
圧電アクチュエーターを具備し、この圧電アクチュエーターの変位によって圧力発生室内
に圧力を付与することで、ノズル開口からインク滴を噴射するものがある。
【０００３】
かかるインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口からインクに含まれる成分が蒸発
することで、インクが増粘し、インク滴の吐出特性が時間の経過と共にばらつきが生じ、
液体の噴射品質を一定に保つことができない。また、インクに含まれる成分が沈降し、連
続して吐出させた場合のインク滴の成分と、時間を開けて吐出させた場合のインク滴の成
分とに差異が生じることでも液体の噴射品質にばらつきが生じてしまう。
【０００４】
このため、複数の圧力発生室が共通して連通する共通液体室にインクを供給すると共に
、共通液体室からインクを回収して、供給と回収とを繰り返すことでインクを循環させて
、インクの増粘及びインクに含まれる成分の沈降を抑制したインクジェット式記録ヘッド
が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４７９３８号公報
【特許文献２】特許第３１６１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２のように、複数の圧力発生室に共通して連通する共通
液体室のインクを循環させるには、ポンプ等の圧力を発生する手段が必要になり、大型化
すると共に、高コストになってしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題はインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、
インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、液体の増粘や成分の沈降を抑制して液体の噴射品質を
向上すると共に小型化してコストを低減した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する
ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室
が設けられた流路と、該流路内の液体を循環させる循環流路と、前記圧力発生室内の液体
に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、を具備し、前記循環流路には、液体が流れる順
方向に対して傾斜して設けられて、当該循環流路の断面積を前記順方向の下流に向かって
漸小させる第１壁面と、前記順方向に対して傾斜して設けられて前記第１壁面によって漸
小した断面積を漸大させる第２壁面と、を具備する絞り部が設けられており、前記第１壁
面の前記循環流路の当該第１壁面よりも上流側の内面に対する傾斜角度は、前記第２壁面
の前記循環流路の当該第２壁面よりも下流側の内面に対する傾斜角度よりも大きいことを
特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、絞り部を設けることで、循環流路を通る液体の順方向と、その逆の方
向である逆方向とで流路抵抗に差を生じさせることができる。このため、圧力発生手段に
よる流路内の液体への圧力変動だけで、液体を循環させることができ、別途ポンプ等が不
要となって小型化及びコストの低減を図ることができる。
【００１０】
ここで、前記絞り部が複数設けられていることが好ましい。これによれば、順方向と逆
方向との流路抵抗の差（比率）を大きくすることができる。
【００１１】
また、前記第１壁面が、曲面で形成されていてもよい。
【００１２】
また、前記流路は、複数の前記圧力発生室に共通して連通する共通液体室を具備すると
共に、前記循環流路は、その両端部が前記共通液体室に連通して設けられていることが好
ましい。これによれば、共通液体室の液体を循環することができる。
【００１３】
また、前記流路は、複数の前記圧力発生室に共通して連通する共通液体室を具備すると
共に、前記循環流路は、一端部が前記共通液体室に連通し、他端部が前記各圧力発生室に
連通して設けられていることが好ましい。これによれば、ノズル開口近傍の液体を循環さ
せることができ、液滴として吐出される直前の液体の乾燥や含まれる成分の沈降を確実に
抑制することができる。
【００１４】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
液体噴射装置にある。
かかる態様では、液体の噴射品質を向上して小型化した液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの流路を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの流路を示す要部を拡大した斜視図である。
【図６】実施形態１に係る流路を示す要部を拡大した平面図である。
【図７】実施形態１に係る流路の変形例を示す断面図である。
【図８】実施形態１に係る流路の変形例を示す要部を拡大した平面図である。
【図９】実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１０】実施形態２に係る記録ヘッドの流路を示す図である。
【図１１】一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例を示すインクジェット式記録
ヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の短手方
向の断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′線断面図及びその要部を拡大した断面図であ
り、図４は、流路構成を示す断面図である。  図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化
シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。流路形成基板１０には、複数の圧力発生
室１２がその幅方向に並設された列が２列形成されている。なお、圧力発生室１２が幅方
向に並設された２列は、一方の圧力発生室１２の列に対して、他方の圧力発生室１２の列
が、幅方向で圧力発生室１２の隣り合う間隔の半分だけずれた位置に配置されている。こ
れにより、詳しくは後述するノズル開口２１も同様に、ノズル開口２１の２列が半分の間
隔だけずれて配置されて、解像度を２倍にしている。
【００１７】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向の一端部側には、インク供給路１
４が設けられており、複数の圧力発生室１２に共通する共通液体室であるマニホールド１
００からのインクがインク供給路１４を介して圧力発生室１２に供給される。なお、イン
ク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、マニホールド１００か
ら圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。ちなみに、本実施
形態では、共通流路であるマニホールドに連通する複数の個別流路を圧力発生室１２とイ
ンク供給路１４とが構成している。
【００１８】
また、流路形成基板１０の開口面側（弾性膜５０とは反対側）には、連通板１５が接着
剤や熱溶着フィルム等を介して設けられている。連通板１５には、各圧力発生室１２に連
通する厚さ方向に貫通した連通路１６が設けられている。連通路１６は、圧力発生室１２
の長手方向において、インク供給路１４と連通する端部とは反対側の端部に連通して設け
られている。また、連通路１６は、各圧力発生室１２毎に独立して設けられている。その
ため、連通路１６も、圧力発生室１２が成す列と同様に略直線上に並設されている。この
ような連通路１６を介して圧力発生室１２は詳しくは後述するノズル開口２１と連通して
いる。
【００１９】
また、連通板１５には、循環流路１７が設けられている。循環流路１７は、圧力発生室
１２が成す列と当該列に隣接されて略直線上に並設された圧力発生室１２のもう一つの列
の間に、圧力発生室１２の並設方向に沿って、複数の圧力発生室１２に亘って設けられて
いる。そして、この循環流路１７には、連通板１５の各連通路１６が、各連通路１６毎に
設けられて、ノズルプレート２０側に開口する凹形状を有する循環連通路１６ａを介して
それぞれ連通されている。また、本実施形態では、循環流路１７には、並設された圧力発
生室が成す列のそれぞれが各連通路１６を介して共通して連通されている。
【００２０】
このような循環流路１７は、連通板１５を厚さ方向に貫通して設けられている。また、
本実施形態では、流路形成基板１０の循環流路１７の一部に面するように、凹形状を有す
る拡張部１８が設けられている。この拡張部１８は、循環流路１７と略同じ開口幅を有し
、且つ循環流路１７と略同じ開口長さを有する凹形状で設けられており、循環流路１７の
断面積（流路径方向の断面積）を広げている。すなわち、実際には、連通板１５に設けら
れた循環流路１７と、流路形成基板１０に設けられた拡張部１８とが本実施形態の循環流
路を構成している。
【００２１】
また、循環流路１７の途中には、当該循環流路１７の断面積（インクの流れを横断する
流路径方向の断面積）を漸小させると共に、元の大きさに漸大させる絞り部２００が設け
られている。この絞り部２００については詳しくは後述する。
【００２２】
なお、循環流路１７の拡張部１８が設けられたのとは反対側の面（ノズルプレート２０
側の面）は、ノズルプレート２０によって封止されている。
【００２３】
このような連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積（流路形成基板１０との
接合面）を有し、流路形成基板１０のインク供給路１４の外周で詳しくは後述するケース
部材４０との間でマニホールド１００を画成する。このため、連通板１５は、液滴の吐出
方向からの平面視において、ケース部材４０と略同じ面積を有する。
【００２４】
また、連通板１５の流路形成基板１０とは反対側には、ノズルプレート２０が接着剤や
熱溶着フィルム等を介して設けられている。ノズルプレート２０は、各連通路１６を介し
て各圧力発生室１２と連通するノズル開口２１が設けられている。なお、ノズルプレート
２０は、ステンレス鋼等の金属や、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板などからな
る。
【００２５】
このようなノズルプレート２０は、本実施形態では、連通板１５よりも小さい。ノズル
プレート２０は、少なくとも２列の連通路１６のノズルプレート２０側の開口を共通して
覆う大きさを有する。また、ノズルプレート２０は、循環流路１７を封止する大きさを有
する。すなわち、ノズルプレート２０は、連通板１５の一方面を全て覆うことなく、連通
板１５に設けられた循環流路１７と連通路１６とを覆う大きさで設けられている。このよ
うに、ノズルプレート２０の吐出方向からの平面視の面積を連通板１５の吐出方向からの
平面視の面積よりも小さくすることで、コストを低減することができる。ちなみに、図示
していないが、ノズルプレート２０の液体噴射面（連通板１５とは反対側の面）には、撥
水性（撥液性）を有する撥水膜が設けられている。このような撥水膜は高価であり、撥水
膜を成膜する面積に応じてノズルプレート２０のコストは高くなる。本実施形態では、ノ
ズルプレート２０の面積を小さくすることで、撥水膜を成膜する面積を狭めてノズルプレ
ート２０のコストを低減することができる。もちろん、ノズルプレート２０の材料である
金属板やセラミックス板の面積を単純に小さくすることでコストを低減することができる
。
【００２６】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５
０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５５
が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と圧電体層７０と第
２電極８０とが、成膜及びリソグラフィー法によって順次積層されて圧電アクチュエータ
ー３００を構成している。ここで、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電
体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター３００
の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎
にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０は圧電アクチュエーター３
００の共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００の個別電極としている
が、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、弾性
膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定され
るものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが
振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質
的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２７】
また、各圧電アクチュエーター３００の個別電極である第２電極８０には、例えば、金
（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０には
、駆動ＩＣ等の駆動回路１２０が設けられたフレキシブル配線であるＣＯＦ等の配線基板
１２１が接続されており、駆動回路１２０からの信号は、配線基板１２１及びリード電極
９０を介して各圧電アクチュエーター３００に供給される。
【００２８】
また、流路形成基板１０上の圧電アクチュエーター３００側の面には、圧電アクチュエ
ーター３００に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な保持部３１
を有する保護基板３０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して接合されている。圧電アクチ
ュエーター３００は、この保持部３１内に形成されているため、外部環境の影響を殆ど受
けない状態で保護されている。本実施形態では、圧力発生室１２が幅方向に並設された２
列に対応して圧電アクチュエーター３００が幅方向に並設された列が２列設けられている
ため、保持部３１を圧電アクチュエーター３００の幅方向に並設された列に亘って共通し
て設けると共に、保持部３１を各圧電アクチュエーター３００の列毎に独立して設けた。
【００２９】
また、保護基板３０には、２つの保持部３１の間に、保護基板３０を厚さ方向に貫通し
て設けられた貫通孔３２が設けられている。流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３
００から引き出されたリード電極９０の端部は、貫通孔３２内に露出するように延設され
ており、リード電極９０と配線基板１２１とは貫通孔３２内で電気的に接続されている。
【００３０】
このような保護基板３０は、本実施形態では、流路形成基板１０と略同じ大きさ（接合
面側の面積）で形成されている。また、保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、
セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一
の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一
材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３１】
また、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対面側には、マニホールド１００を構成
するケース部材４０が接合されている。
【００３２】
ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０を内部に保持
する凹部４１を有する。凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よ
りも広い面積を有し、流路形成基板１０と保護基板３０とを接合して合わせた厚さと略同
じ深さを有する。そして、凹部４１の開口面を連通板１５で封止することで、凹部４１内
に保護基板３０及び流路形成基板１０を保持する。すなわち、凹部４１の内面に保護基板
３０の流路形成基板１０とは反対側の面が接合されていると共に、ケース部材４０の凹部
４１が開口する面（凹部４１の周囲の面）に連通板１５の流路形成基板１０側の面が接合
されている。これにより、凹部４１内に流路形成基板１０及び保護基板３０が保持される
と共に、流路形成基板１０及び保護基板３０のインク供給路１４側の外側（端面）に、ケ
ース部材４０と連通板１５とによって画成された空間であるマニホールド１００が形成さ
れる。本実施形態では、ケース部材４０の凹部４１の中央部に保護基板３０及び流路形成
基板１０を保持させて、凹部４１の中央部の両側に、各圧力発生室１２に共通して連通す
るマニホールド１００を形成するようにした。このようなマニホールド１００は、図４に
示すように、流路形成基板１０及び保護基板３０の周囲に亘って連続して設けられている
。また、マニホールド１００は、ケース部材４０に設けられた導入路４２から流入したイ
ンクをそれぞれの圧力発生室１２の列に分配するように分岐した流路を有している。この
ようなマニホールド１００の側面は、流路形成基板１０及び保護基板３０の端面によって
画成されている。そして、循環流路１７の一端部側は、マニホールド１００に連通するこ
となく、圧力発生室１２に連通路１６及び循環連通路１６ａを介して連通され、他端部側
は、圧力発生室１２の並設方向でマニホールド１００と連通されている。
【００３３】
また、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して当該マニホールド１００に
インクを供給する導入路４２が設けられている。
【００３４】
導入路４２は、流路形成基板１０及び保護基板３０の圧力発生室１２の短手方向の一方
側の辺に設けられたマニホールド１００の上部（連通板１５とは反対側）の中央部に連通
するように配置されている。
【００３５】
このような導入路４２には、図示しない外部のインクが貯留された液体貯留手段に接続
されたチューブなどの管状部材である供給管が接続される。勿論、導入路４２には、イン
クカートリッジなどの液体貯留手段を直接接続してもよい。
【００３６】
また、ケース部材４０の凹部４１の保護基板３０が接合される底面には、封止膜４５が
設けられている。封止膜４５は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、ポリフェニレ
ンサルファイド（ＰＰＳ）等からなり、この封止膜４５によってマニホールド１００の一
部が封止されている。
【００３７】
また、ケース部材４０のマニホールド１００に相対向する領域は、凹形状を有する空間
部４６となっているため、マニホールド１００のケース部材４０側（連通板１５とは反対
側）の一部は、封止膜４５のみで封止された撓み変形可能な可撓部４７となっている。
【００３８】
さらに、ケース部材４０には、厚さ方向に貫通して、保護基板３０の貫通孔３２に連通
する接続口４８が設けられている。この接続口４８に挿通された配線基板１２１が、保護
基板３０の貫通孔３２を挿通されてリード電極９０と接続される。また、ケース部材４０
の凹部４１が開口する面とは反対面の接続口４８の開口縁部には、壁部４９が設けられて
いる。この壁部４９には、配線基板１２１と、配線基板１２１に接続される接続基板１２
２と、が保持されている。接続基板１２２は、本実施形態では、外部配線が接続されるコ
ネクター１２３が設けられたリジット基板からなり、リード電極９０に接続された配線基
板１２１が電気的に接続される。そして、接続基板１２２のコネクター１２３に外部配線
（図示なし）が接続されることで、外部配線からの印刷信号を配線基板１２１に供給する
。
【００３９】
このようなケース部材４０を用いてマニホールド１００を形成することで、流路形成基
板１０及び保護基板３０を小型化することができる。ここでたとえば、流路形成基板や保
護基板にマニホールドを設ける場合、流路形成基板及び保護基板がマニホールドの周壁を
画成させることになり、流路形成基板と保護基板とが圧力発生室の長手方向に大きくなっ
てしまう。これに対して、本実施形態では、流路形成基板１０及び保護基板３０の端面が
マニホールド１００の一方面（圧力発生室１２の長手方向）を画成し、マニホールド１０
０の他方の面をケース部材４０が画成するようにしたため、流路形成基板１０及び保護基
板３０を小型化することができる。これにより、シリコンウェハー等の大判の基板に、複
数の流路形成基板１０や保護基板３０を一体的に形成する際に、流路形成基板１０及び保
護基板３０を小型化することで、大判の基板からの取り数を増やすことができ、コストを
低減することができる。なお、シリコンウェハー等の大判の基板に複数の流路形成基板１
０や保護基板３０を一体的に形成することで、複数の流路形成基板１０や保護基板３０を
同時に形成することが可能となり、コストを低減することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、マニホールド１００のノズルプレート２０側の面を連通板１５
で画成するようにしたため、ノズルプレート２０が積層方向（厚さ方向）でマニホールド
１００に重なる大きさは不要になる。これにより、ノズルプレート２０の面積を狭くする
ことができ、ノズルプレート２０のコストを低減することができる。
【００４１】
ここで、循環流路１７に設けられた絞り部２００について図４、図５及び図６を参照し
て詳細に説明する。なお、図５は、流路の要部を拡大した斜視図であり、図６は、流路の
要部を拡大した平面図である。
【００４２】
図示するように、絞り部２００は、循環流路１７の各循環連通路１６ａに接続された領
域よりも下流側（循環連通路１６ａとは反対側）に複数、本実施形態では２つ設けられて
いる。
【００４３】
この絞り部２００は、循環流路１７の内面から流路の径方向に突出して設けられている
。すなわち、絞り部２００は、循環流路１７を圧力発生室１２側からマニホールド１００
（循環連通路１６ａとは反対側）側に向かって流れるインクの流れ（以下、順方向ｄとい
う）に対して交差する方向に突出して、循環流路１７の流路径方向の断面積を狭く絞るよ
うに設けられている。なお、以下、循環流路１７の断面積とは、流路径方向の断面積のこ
とであり、順方向ｄを横断する断面積のことである。
【００４４】
また、絞り部２００は、順方向ｄに対して傾斜して設けられて循環流路１７の断面積を
下流側（循環連通路１６ａとは反対側）に向かって漸小させる第１壁面２０１と、順方向
ｄに対して傾斜して設けられて第１壁面２０１によって漸小した循環流路１７の断面積を
漸大させて、第１壁面２０１の上流側と同じ断面積に戻す第２壁面２０２と、を具備する
。
【００４５】
すなわち、絞り部２００は、順方向ｄにおいて上流側に相対向する第１壁面２０１と、
下流側に相対向する第２壁面２０２と、を有する。
【００４６】
また、絞り部２００は、第１壁面２０１及び第２壁面２０２が、平坦面で形成されてお
り、その先端面で連続した形状、すなわち、絞り部２００を流路形成基板１０側から上面
視した際に三角形状を有する。そして、絞り部２００の第１壁面２０１は、当該第１壁面
２０１よりも順方向ｄで上流側の循環流路１７の内面に対する傾斜角度θ１が、第２壁面
２０２の当該第２壁面２０２よりも順方向ｄで下流側の循環流路１７の内面に対する傾斜
角度θ２よりも大きくなっている（θ１＞θ２）。
【００４７】
すなわち、絞り部２００の第１壁面２０１は、順方向ｄの単位距離当たりの循環流路１
７の断面積を減少させる割合（減少率：傾き）が、第２壁面２０２の順方向ｄとは反対向
きの逆方向の単位距離当たりの循環流路１７の断面積を減少させる割合（減少率：傾き）
よりも小さくなっている。
【００４８】
このように第１壁面２０１及び第２壁面２０２を有する絞り部２００を設けると、循環
流路１７を流れるインクの順方向ｄの流路抵抗は、逆方向の流路抵抗よりも小さくするこ
とができる。具体的には、絞り部２００によって絞った循環流路１７の幅（圧力発生室１
２の長手方向の幅）を５．０μｍにすると、順方向ｄの流路抵抗と逆方向の流路抵抗との
比率は０．８４％となる。また、絞り部２００によって循環流路１７の幅を１０μｍにす
ると、流路抵抗の比率は０．６５％となる。
【００４９】
したがって、このようなインクジェット式記録ヘッド１では、圧電アクチュエーター３
００の駆動によって圧力発生室１２の容積を拡大・縮小して、圧力発生室１２内のインク
に正圧及び負圧を発生させると、循環流路１７内をインクが順方向ｄ及び逆方向に往復す
る。このとき、絞り部２００を設けることによって、循環流路１７内を流れるインクの流
路抵抗は順方向ｄと逆方向とで差があるため、順方向ｄにはインクが流れやすく、逆方向
にはインクが流れ難くなる。これにより、圧電アクチュエーター３００の駆動によって、
圧力発生室１２内のインクを循環流路１７を順方向ｄに送ることができる。
【００５０】
ちなみに、このような圧電アクチュエーター３００の駆動は、例えば、インク滴を吐出
する駆動ではなく、ノズル開口２１からインク滴が吐出されない程度の電圧を印加する、
所謂、微振動駆動を行わせればよい。
【００５１】
このように、圧電アクチュエーター３００の駆動だけで、循環流路１７のインクを一方
向に移動させることができるため、別途ポンプ等を設けることなく、インクを循環させる
ことができる。このため、インクジェット式記録ヘッド１を小型化することができると共
に、コストを低減して、インクの循環を実現し、インクの乾燥による増粘や、インクに含
まれる成分の沈降を抑制することができる。
【００５２】
なお、上述した例では、２つの絞り部２００を循環流路１７の相対向する壁面にそれぞ
れ設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、図７に示すように、２つの絞
り部２００を循環流路１７の同一壁面から同じ方向に突出させて設けてもよい。また、絞
り部２００の第１壁面２０１及び第２壁面２０２は、循環流路１７の断面積を順方向ｄに
漸小又は漸大させればよいため、平坦面に限定されるものではない。すなわち、例えば、
図８に示すように、絞り部２００Ａに、平坦面ではなく、曲面状（断面が円弧状）となる
第１壁面２０１Ａを設けるようにしてもよい。
【００５３】
もちろん、絞り部２００、２００Ａの数やその配置は上述したものに限定されず、例え
ば、絞り部２００、２００Ａを１個又は３個以上設けるようにしてもよく、また、絞り部
２００、２００Ａを循環連通路１６ａ等に設けるようにしてもよい。
【００５４】
そして、このようなインクジェット式記録ヘッド１は、液体貯留手段５から導入路４２
を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで内部をイ
ンクで満たした後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞ
れの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、第
１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力
が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００５５】
また、圧力発生室１２に供給されたインクは、上述のように圧電アクチュエーター３０
０の駆動によって連通路１６、循環流路１７を介してマニホールド１００に戻される、い
わゆる循環を行わせることができる。このとき、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連
通する連通路１６を設け、連通路１６を循環流路１７と接続することにより、ノズル開口
２１近傍の吐出直前のインクをマニホールド１００に回収することができる。したがって
、吐出直前のインクの乾燥による増粘や、インクに含まれる成分の沈降を抑制して、一定
時間が経過した後であっても、インク吐出特性を略一定に揃えることができる。したがっ
て、吐出特性のばらつきを抑制して液体の噴射品質を向上することができる。
【００５６】
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの断面図であり、図１０は、流路形成基板を示す平面図である。
【００５７】
図９に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１Ａは、複数の圧力発生
室４１２が並設された流路形成基板４１０と、各圧力発生室４１２に連通する複数のノズ
ル開口４２１が穿設されたノズルプレート４２０と、流路形成基板４１０のノズルプレー
ト４２０とは反対側の面に設けられる振動板４５０と、振動板４５０上に設けられる圧電
アクチュエーター５００とを有する。
【００５８】
流路形成基板４１０には、図９及び図１０に示すように、各圧力発生室４１２が隔壁に
よって区画されてその幅方向に複数並設されている。また流路形成基板４１０の圧力発生
室４１２の長手方向の一端側には、マニホールド６００が流路形成基板４１０を貫通して
設けられている。そして、各圧力発生室４１２とマニホールド６００とは、それぞれイン
ク供給路４１９を介して接続されている。このインク供給路４１９は、本実施形態では、
圧力発生室４１２よりも狭い幅で形成されており、マニホールド６００から圧力発生室４
１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。
【００５９】
一方、流路形成基板４１０の圧力発生室４１２の長手方向の他端部側には、循環液室４
１８が設けられている。この循環液室４１８とマニホールド６００とは流路形成基板４１
０に形成される複数の循環流路４１７によってそれぞれ連通している。循環流路４１７は
、圧力発生室４１２が一以上で構成される圧力発生室群の間に形成されている。本実施形
態では、循環流路４１７を、各圧力発生室４１２の両側、すなわち、圧力発生室４１２の
列の両外側と、互いに隣り合う圧力発生室４１２の間とにそれぞれ設けた。つまり、本実
施形態では、圧力発生室群を１つの圧力発生室４１２で構成するようにした。なお、圧力
発生室群を２つの圧力発生室４１２で構成し、循環流路４１７を圧力発生室群の間、すな
わち、互いに隣り合う圧力発生室４１２の間を一つおきに設けるようにしてもよい。もち
ろん、圧力発生室群を構成する圧力発生室４１２の数は、３つ以上であってもよい。
【００６０】
このような各循環流路４１７は、マニホールド６００と循環液室４１８との間に略一定
幅で形成されている。例えば、本実施形態では、各循環流路４１７は、圧力発生室４１２
と略同一の幅で、且つ流路形成基板４１０を貫通して形成されている。
【００６１】
また、圧力発生室４１２は、本実施形態では、流路形成基板４１０を貫通することなく
形成されており、圧力発生室４１２のマニホールド６００とは反対の端部側には、流路形
成基板４１０を貫通してノズル開口４２１に連通する連通路４１６が形成されている。
【００６２】
また、流路形成基板４１０の一方面側にはノズルプレート４２０が接合されている。そ
して上述のように各ノズル開口４２１が流路形成基板４１０に設けられた連通路４１６を
介して各圧力発生室４１２と連通している。また、流路形成基板４１０の他方面側、すな
わち圧力発生室４１２の開口面側には振動板４５０が接合され、圧力発生室４１２、循環
流路４１７、マニホールド６００及び循環液室４１８等はこの振動板４５０によって封止
されている。そして圧力発生室４１２に対応する振動板４５０上には圧電アクチュエータ
ー５００が、その先端部を当接させた状態で固定されている。圧電アクチュエーター５０
０は、圧電体層４７０と個別内部電極４８０及び共通内部電極４６０とが交互に積層され
、圧電変形に寄与しない不活性領域が固定基板４９０に固着されている。また圧電アクチ
ュエーター５００の不活性領域には、駆動回路１２０が搭載された配線基板１２１が接続
されている。
【００６３】
また、振動板４５０上には、圧力発生室４１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段で
ある圧電アクチュエーター５００が固定基板４９０に固定された状態で収容される収容部
４４１を有するケース部材４４０が固定されている。ケース部材４４０には、マニホール
ド６００に連通する導入路４４２（図１０参照）が設けられている。そして、導入路４４
２には、図示しない管状部材である供給管を介して液体貯留手段が接続されている。また
、液体貯留手段からマニホールド６００に供給されたインクは、循環流路４１７を介して
循環液室４１８に充填され、循環液室４１８のインクは、本実施形態で、圧力発生室１２
が並設された両側の循環流路４１７を介してマニホールド６００に回収される。すなわち
、本実施形態の循環流路は、循環流路４１７と循環液室４１８とで構成されており、この
ような循環流路は、両端部がマニホールド６００に連通していると言える。
【００６４】
さらに、各圧力発生室４１２の間に設けられた循環流路４１７には、上述した実施形態
１と同様の絞り部２００がそれぞれ２つずつ設けられている。この絞り部２００は、第１
壁面２０１がマニホールド６００側に向かい、第２壁面２０２が循環液室４１８に向かう
ように配置されている。
【００６５】
また、圧電アクチュエーター５００の先端が当接する振動板４５０は、例えば、樹脂フ
ィルム等の弾性部材からなる弾性膜４５１と、この弾性膜４５１を支持する、例えば、金
属材料等からなる支持板４５２との複合板で形成されており、弾性膜４５１側が流路形成
基板４１０に接合されている。また振動板４５０の各圧力発生室４１２に対向する領域内
には、圧電アクチュエーター５００の先端部が当接する島部４５３が設けられている。す
なわち振動板４５０の各圧力発生室４１２の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さ
の薄い薄肉部４５４が形成されて、この薄肉部４５４の内側にそれぞれ島部４５４が設け
られている。
【００６６】
なお、振動板４５０のマニホールド６００に対向する領域には、薄肉部４５４と同様に
、支持板４５２が除去されて実質的に弾性膜４５１のみで構成される可撓部４５５が設け
られている。ケース部材４４０の可撓部４５５に対向する部分には、可撓部４５５の変形
を許容する空間である空間部４５６が形成されている。
【００６７】
このようなインクジェット式記録ヘッド１Ａでは、図示しない液体貯留手段からのイン
クが導入路４４２に供給され、導入路４４２に供給されたインクは、マニホールド６００
に供給される。マニホールド６００に供給されたインクは、一部が圧力発生室４１２に供
給されて、所望のタイミングで圧電アクチュエーター５００が駆動することで圧力発生室
４１２の容積を変化させてノズル開口４２１からインク滴が吐出される。また、圧電アク
チュエーター５００が駆動することで発生した圧力発生室４１２内のインクの圧力変動が
マニホールド６００内のインクに伝わり、マニホールド６００内のインクは循環流路４１
７及び循環液室４１８を介してマニホールド６００に回収される、所謂、循環が行われる
。
【００６８】
このように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１Ａであっても、上述した実施
形態１と同様に、別途ポンプ等が不要となって、圧電アクチュエーター５００の駆動のみ
で、インクを循環させることができるため、小型化を図ることができると共に、コストを
低減することができる。
【００６９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、上述した各実施形態では、流路形成基板１０として、シリコ
ン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス、金属
等の材料を用いるようにしてもよい。
【００７０】
また、上述した各実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段
として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００及び縦振動型の圧電アクチュエーター５０
０を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の
方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。また
、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生する
バブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発
生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆ
る静電式アクチュエーターなどを使用することができる。
【００７１】
また、これら上述したインクジェット式記録ヘッド１は、インクジェット式記録ヘッド
ユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１１は、そのイ
ンクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００７２】
本実施形態のインクジェット式記録装置は、装置本体にインクジェット式記録ヘッド１
を固定し、ノズル開口２１の並設方向に対して直交する方向に記録用紙等の被噴射媒体を
搬送することで被噴射媒体への印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装
置である。
【００７３】
具体的には、図１１に示すように、インクジェット式記録装置Ｉは、インクジェット式
記録ヘッド１を具備するインクジェット式記録ヘッドユニット２と、装置本体３と、被記
録媒体である記録シートＳを給紙するローラー４と、液体貯留手段５とを備えている。
【００７４】
インクジェット式記録ヘッドユニット２（以下、ヘッドユニット２とも言う）は、複数
のインクジェット式記録ヘッド１と、複数のインクジェット式記録ヘッド１を保持する板
状のベースプレート６と、を具備する。このヘッドユニット２は、ベースプレート６に取
り付けられたフレーム部材７を介して装置本体３に固定されている。
【００７５】
また、装置本体３にはローラー４が設けられている。ローラー４は、装置本体３に給紙
された被噴射媒体である紙等の記録シートＳを搬送し、記録シートＳをインクジェット式
記録ヘッド１のインクの吐出面側を通過させる。
【００７６】
また、上述したように、各インクジェット式記録ヘッド１には、装置本体３に固定され
てインクを貯留する液体貯留手段５がフレキシブルチューブ等の供給管８を介して接続さ
れている。液体貯留手段５からのインクは、供給管８を介して各インクジェット式記録ヘ
ッド１に供給される。
【００７７】
このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、ローラー４により搬送方向に記録シート
Ｓが搬送されると共に、ヘッドユニット２のインクジェット式記録ヘッド１によってイン
クが吐出されて記録シートＳに画像等が印刷される。
【００７８】
なお、上述した例では、複数のインクジェット式記録ヘッド１を具備するヘッドユニッ
ト２をインクジェット式記録装置Ｉに１つだけ設けるようにしたが、インクジェット式記
録装置Ｉに搭載するヘッドユニット２を２つ以上設けてもよい。また、インクジェット式
記録装置Ｉに直接インクジェット式記録ヘッド１を搭載するようにしてもよい。
【００７９】
また、上述した実施形態１及び２では、インクジェット式記録ヘッド１、１Ａの内部で
インクを循環させるようにしたが、勿論これに限定されず、インクジェット式記録ヘッド
１、１Ａの外部でインクを循環させるようにしてもよい。すなわち、液体貯留手段５に循
環流路１７、４１７から排出されたインクを回収する回収管を接続するようにしてもよい
。
【００８０】
さらに、上述した例では、インクジェット式記録ヘッド１が固定されて記録シートＳを
搬送するだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット式記録装置Ｉを例示した
が、特にこれに限定されるものではない。例えば、記録シートＳの搬送方向と交差する方
向（主走査方向）に移動するキャリッジにインクジェット式記録ヘッド１を搭載し、イン
クジェット式記録ヘッド１を主走査方向に移動させながら印刷を行う、いわゆるシリアル
型のインクジェット式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、液体貯留手段５が装置本体３に固定されたタイプのインクジェ
ット式記録装置Ｉを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクカートリッジ等
の液体貯留手段を各インクジェット式記録ヘッド１、インクジェット式記録ヘッドユニッ
ト２又はキャリッジ等に固定するタイプのインクジェット式記録装置にも本発明を適用す
ることができる。
【００８２】
さらに本実施形態では、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて
説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置全般を対象としたもの
であり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にも勿論適
用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記
録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に
用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等
の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機
物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００８３】
Ｉ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １、１Ａ  インクジェット式記録
ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ２  インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッ
ドユニット）、  １０、４１０  流路形成基板、  １２、４１２  圧力発生室、  １４  
インク供給路、  １５  連通板、  １６  連通路、  １７、４１７  循環流路、  １８  
拡張部、  ２０、４２０  ノズルプレート、  ２１、４２１  ノズル開口、  ３０  保護
基板、  ３１  保持部、  ４０、４４０  ケース部材、  ４１  凹部、  ５０  弾性膜、
５５  絶縁体膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ８０  第２電極、  ９０  
リード電極、  １００、６００  マニホールド（共通液体室）、  １２０  駆動回路、  
１２１  配線基板、  １２２  接続基板、  １２３  コネクター、  ２００、２００Ａ  
絞り部、  ２０１、２０１Ａ  第１壁面、  ２０２  第２壁面、  ３００、５００  圧電
アクチュエーター（圧力発生手段）
【図１】
0005668482.tif 000002
【図２】
0005668482.tif 000003
【図３】
0005668482.tif 000004
【図４】
0005668482.tif 000005
【図５】
0005668482.tif 000006
【図６】
0005668482.tif 000007
【図７】
0005668482.tif 000008
【図８】
0005668482.tif 000009
【図９】
0005668482.tif 000010
【図１０】
0005668482.tif 000011
【図１１】
0005668482.tif 000012